压力波动：ÄKTA pure 凝胶过滤过程中柱压骤升——柱床塌陷比你想象的更常见

深度解析

ÄKTA pure 在 GE Healthcare 的凝胶过滤（Size Exclusion Chromatography, SEC）运行中，柱压从初始的 0.5 MPa 稳定运行 20 分钟后突然飙升至 1.8 MPa——这不是系统故障，而是柱床塌陷（Column Bed Collapse） 的经典信号。

SEC 的柱床由高交联琼脂糖或聚丙烯酰胺微球构成，耐受压力通常在 0.5–1.5 MPa。当样品中含有大分子聚集体（High Molecular Weight Aggregates） 或样品粘度超过缓冲液粘度 3 倍以上时，样品带前沿在柱入口处形成密集层，局部压力超过微球耐受极限，导致微球形变碎裂。碎裂后的颗粒填充到柱床间隙中，形成柱入口滤芯堵塞和微球间隙变小，压力呈指数级上升。此时如果试图用高流速冲洗，只会加速柱床的崩溃——压力会从当前的 1.8 MPa 在 2–3 分钟内飙升至系统上限报警。

自查指南

• 区分堵塞与塌陷的关键测试：将流速从 1.0 mL/min 降至 0.5 mL/min，观察压力变化。如果压力降幅比例与流速降幅一致（降 50%），说明堵塞主要来自柱入口滤芯或管路——此时反向冲洗可能有效。如果压力只下降 10%–20% 甚至不降，说明柱床内部已经结构损坏——反向冲洗只会让微球碎屑堵住柱出口。
• 柱床高度标记检查：运行前在柱管外壁用记号笔标记凝胶床顶部的起始高度。当柱床高度比初始压缩了 10%–20%（例如 HiLoad 16/600 柱从 600 mm 降至 520 mm），说明柱床塌陷已经不可逆。此时从柱入口端拆开，用刮刀（Spatula）轻轻刮平柱床顶部 2–3 mm 的疏松层后重新压柱，可临时恢复部分柱效，但建议直接更换柱填料。
• 紫外信号波形判断：打开 UNICORN 软件查看 UV 280 色谱峰形。如果峰前沿陡直、峰尾严重拖尾（Asymmetry > 2.0），并伴随出峰时间前移 - 关注柱床塌陷压缩后，死体积缩小导致目标峰保留时间比标准品提前 10% 以上。

实战案例

苏州张家港某生物药 CDMO，ÄKTA pure 25 纯化重组蛋白（单体 56 kDa）的 SEC 精纯步骤。运行 15 个循环后，第 16 针柱压从 0.48 MPa 在 3 分钟内升至 1.9 MPa，系统自动停泵。操作人员使用 0.5 mL/min 低流速冲洗 30 分钟，压力降至 0.8 MPa 但不再下降，继续运行第 17 针时压力再次骤升。我们工程师到场后，停泵拆下柱入口接头，观察到柱床顶部微球层出现约 8 mm 直径的凹陷——典型的局部塌陷。用刮刀削掉顶部 3 mm 柱床并重新压平后，压力恢复至 0.55 MPa，继续完成了剩余 10 个循环。同时建议用户在样品进入 SEC 柱前，加装 0.22 µm 在线过滤器及预装 5 mL 脱盐柱去除聚集体，后续 6 个月未再出现类似故障。

专家建议

SEC 凝胶过滤柱是层析纯化中最"娇气"的步骤——柱压连续两次超过额定压力的 80% 就需要评估柱床健康状态。每个月用蓝色葡聚糖（Blue Dextran 2000）测试一次色谱柱理论塔板数（N），N 值下降 > 30% 说明柱效已不足以支持精纯要求。匠析生物在苏州工业园区腾飞创新园常备 Cytiva（GE）ÄKTA pure/start/avant 全系列凝胶过滤柱、保护柱、在线过滤器和预装柱，30 分钟响应、24 小时上门，并提供 SEC 柱效维护 SOP 及柱床评估服务，帮助生物制药企业优化层析工艺寿命。

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